Biomedical Applications of Introductory Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Tuszynski, J.A.

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2001-12

价格:499.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780471412953

丛书系列:

图书标签:

• Biophysics
• Medical Physics
• Physics
• Biomedical Engineering
• Healthcare
• Introductory Physics
• Applications
• Science
• Technology
• Medicine

生物医学基础物理学：跨学科探索的基石 图书简介 书名： 生物医学基础物理学（Biomedical Applications of Introductory Physics） 主题： 本书旨在为生命科学、医学预科以及生物工程领域的学生和专业人士，提供一套严谨而又与实际应用紧密结合的基础物理学知识体系。我们深知，现代生物医学研究和临床实践，无论是分子成像、生物力学分析还是医疗器械设计，都建立在坚实的物理学原理之上。本书摒弃了传统纯物理教材中晦涩难懂的纯理论推导，转而聚焦于物理学如何成为理解和解决生物医学问题的强大工具。 核心理念：从现象到机制的桥梁 本书的核心理念在于建立物理学与生物医学现象之间的清晰、可操作的联系。我们相信，有效的学习并非仅仅记住公式，而是理解这些公式如何精确地描述细胞的运动、血液的流动、或者X射线在组织中的穿透。因此，全书的结构围绕“生物医学问题驱动的物理学概念”展开。 内容深度与广度 本书内容涵盖了生物医学应用中最为关键的物理学分支，并对其进行了深度重构： 第一部分：力学在生命系统中的体现 (Mechanics in Living Systems) 本部分深入探讨了宏观和微观尺度下的力学原理。 生物流体力学导论： 详细分析了血液动力学。这包括层流与湍流在血管中的转换、黏滞力对血液流变性的影响，以及血管壁弹性与动脉血压调节的物理模型。我们着重讨论了动脉粥样硬化发展中的剪切应力作用，以及微循环中红细胞变形与氧气输送效率的关系。 生物组织力学与生物材料： 讲解了固体力学在骨骼、软骨和结缔组织中的应用。内容涉及应力-应变曲线、弹性模量、粘弹性行为，以及疲劳损伤的物理机制。重点案例包括人工关节植入物的机械匹配问题，以及生物材料（如水凝胶）的力学特性对细胞生长环境的调控。 生物运动与效率： 从生物能学角度分析了肌肉收缩的物理基础——肌动蛋白和肌球蛋白的分子马达效应，计算运动的功和效率。 第二部分：热学与生物能量学 (Thermodynamics and Bioenergetics) 本部分将热力学定律应用于生命过程，强调能量守恒与耗散。 生物系统中的平衡态与非平衡态： 阐述了吉布斯自由能如何驱动细胞代谢反应，区分了平衡态分析（如化学亲和势）与非平衡态热力学在生命活动中的必要性。 温度调节与传热： 详细分析了人体如何通过传导、对流、辐射和蒸发进行热量交换。重点讨论了发烧、休克状态下的热量失衡，以及环境温度对药物代谢速率的影响。 渗透压与膜运输： 基于扩散定律和范特霍夫定律，解释了细胞膜两侧的液体平衡，探讨了透析、血液浓缩与稀释过程中涉及的渗透梯度和电化学势。 第三部分：电磁学在诊断与治疗中的应用 (Electromagnetism in Diagnosis and Therapy) 这是本书最侧重实际应用的章节之一，深入剖析了电与磁在现代医学中的核心地位。 生物电现象的物理基础： 从电荷、电场和电位移的角度，解释了神经信号的产生与传导（动作电位的离子通道模型），心肌和脑电信号（ECG/EEG）的产生机制。我们使用场论的观点来解释这些跨膜电流如何产生可测量的体表电位。 生物医学成像导论（电磁波谱应用）： X射线与CT成像： 深入讲解了光电效应、康普顿散射在软组织和骨组织中的差异吸收，并阐述了二维投影如何通过傅里叶变换和反投影算法重建为三维图像。 核磁共振成像（MRI）： 详细介绍拉莫尔进动、弛豫时间（T1和T2）的物理本质，以及梯度场如何编码空间信息。本书强调理解射频脉冲序列背后的物理调控。 光学与生物光子学： 探讨了光的吸收、散射和荧光原理，应用于内窥镜、共聚焦显微镜以及光动力疗法（PDT）中的光敏剂激活机制。 电疗与物理治疗： 分析了高频电场在组织加热中的应用（如射频消融），以及电休克治疗（ECT）中电流密度的确定与生物效应。 第四部分：波与现代传感技术 (Waves and Modern Sensing) 本部分聚焦于声波、压力波以及辐射在监测和治疗中的应用。 超声波物理学： 详细解释了压电效应、声阻抗匹配，以及多普勒效应在血流速度测量中的应用。讨论了聚焦超声（HIFU）的能量沉积与组织消融的物理限制。 辐射物理与防护： 系统介绍电离辐射（α, β, γ, 中子）与非电离辐射的特性。重点阐述了生物剂量学（如希沃特/戈瑞）的计算，以及放射治疗中剂量分布的控制策略。 教学特色与设计 本书的每一个章节都包含以下关键元素，以确保学习的有效性： 1. “物理学原理回顾”：简要重申核心公式，但立即将其置于生物医学背景下。 2. “案例分析与建模”：提供详细的、可复现的数学模型，例如使用牛顿第二定律分析心室射血，或使用泊肃叶定律分析细小血管阻塞。 3. “定量练习”：练习题设计严格遵循生物医学专业的需求，要求学生不仅计算数值，更要解释物理意义。例如，计算细胞膜在特定电压下受到的静电力，或根据MRI信号估算组织含水量。 4. “跨学科注释”：在关键点提供“生物医学延伸”的方框，将物理概念与临床术语（如组织渗透性、组织氧合状态）直接关联。 适用读者 本书特别适合： 医学院预科和本科生： 作为生物医学物理学课程的指定教材。 生物医学工程专业学生： 建立设计和分析生物传感器、医疗成像系统的基础。 生命科学研究人员（非物理背景）： 需要快速掌握特定实验技术背后的物理限制和优化参数的专业人士。 通过《生物医学基础物理学》，读者将不再视物理学为难以逾越的障碍，而是将其视为解码生命奥秘、推进临床创新的关键语言。本书致力于培养新一代能够用物理思维解决生物医学挑战的科学家和医生。

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